小型变压器计算机辅助优化设计
变压器全寿命及其周期成本优化设计
变压器全寿命及其周期成本优化设计摘要：目前，全寿命周期设计管理理念已在国家电网公司系统内全面推行，但是，变电站设备招标仍主要取决于设备报价。
对变压器全寿命周期成本的分析得出，变压器的购置成本仅占全寿命周期成本的20%左右，而变压器的运行维护成本则占到80%左右。
而因此建议在以后变电站设备的招标中，可以适当提高变压器的购置成本，优化变压器内部电气结构，降低变压器运行损耗，使变压器全寿命周期成本达到一个最优的结构。
关键词：变压器；全寿命周期成本（LCC: Life Cycle Cost）；优化设计1.成本控制的对象对一次性投资（直接投资）的影响主要表现在设计方案中的结构方案和建筑材料的选择等。
例如平面布置、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析的问题。
据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程造价5%～10%，甚至可达20%。
2.变压器的全寿命周期成本优化设计全寿命周期成本（LCC）是指产品在有效使用期内所发生的与该产品有关的所有成本，它包括产品设计成本、制造成本、采购成本、使用成本、维修保养成本、废弃处置成本等。
2.1 变压器的全寿命周期成本分析在变压器设备选型中，由变压器服务的电力系统和运行条件所决定的一些性能方面的技术参数，如负载损耗、短路阻抗、空载损耗、空载电流等，不仅与变压器的安全运行和经济运行有关，而且直接影响到制造成本。
为了降低变压器的损耗，或从安全角度提出高于标准规定的参数或特殊要求（如声级水平、油箱强度、绝缘水平或高海拔）时，应考虑制造成本的增加。
例如：某220kV变电站本期新上1台容量180MVA、三相三绕组、变比为230±8×1.25%/121/11kV、容量比为100/100/50的高阻抗变压器，阻抗电压分别为UK1-2 =14%，UK1-3 =52%，UK2-3=38%。
经过对国内几家大型变压器厂家的大量数据调研后，提出对两种方案的变压器进行设备选型比较：方案A：现在普遍应用的变压器常规模式，参数参照《国家电网公司物资采购标准》的技术规范书及国内几家大型变压器厂家应标的数据选取；方案B：在现在普遍应用的变压器常规模式的基础上，增加了变压器的初始投资，提高了变压器部分零部件的使用寿命，同时降低了变压器的运行损耗。
磁性元件的计算机设计流程
磁性元件的计算机设计流程概述磁性元件在电子设备中起着关键作用，如变压器、电感等。
设计合理的磁性元件可以提高电子设备的效率和性能。
在计算机辅助设计（CAD）的帮助下，磁性元件的设计变得更加高效和精确。
本文将介绍磁性元件的计算机设计流程，以及其中涉及的关键步骤和工具。
设计流程磁性元件的计算机设计流程主要包括以下几个步骤：1. 确定设计需求确定设计需求是设计流程的首要任务。
这包括了对元件的工作条件、性能指标和尺寸要求的准确定义。
例如，对于变压器，设计需求可能包括额定输入电压、输出电压、功率损耗和尺寸限制等。
2. 选择材料选择合适的磁性材料对于元件的性能至关重要。
磁性材料的特性会直接影响到元件的工作效果。
在选择材料时，需要考虑其磁导率、饱和磁化强度、矫顽力以及温度稳定性等因素。
3. 初步设计在进行初步设计时，需要选择合适的拓扑结构和电路配置。
根据设计需求和所选材料的特性，通过数学建模和仿真工具进行初步设计。
这包括使用CAD软件进行电气特性分析、磁场分布模拟和损耗计算等。
4. 优化设计通过仿真和分析，我们可以评估初步设计的性能指标和效率。
根据评估结果，进行设计的优化，以提高元件的效率和性能。
优化的方法包括改进电路拓扑、调整线圈参数和优化磁芯结构等。
5. 制造和测试在优化设计后，可以进行元件的制造和测试。
使用CAD软件生成元件的布局和尺寸信息，然后进行制造。
制造完成后，进行元件的功能和性能测试，以验证设计的准确性和可靠性。
6. 评估和改进在测试完成后，评估设计的结果和性能指标是否满足了需求。
根据评估结果，进行可能的改进和调整。
需要注意的是，在设计改进时，需要综合考虑元件的性能指标、成本和制造可行性等因素。
设计工具磁性元件的计算机设计主要依赖于CAD软件和仿真工具。
下面是一些常用的设计工具：1. Ansys MaxwellAnsys Maxwell是一款专业的电磁场仿真软件，能够模拟和分析不同尺寸和形状的磁性元件。
变压器优化设计软件开发
变压器优化设计软件开发摘要：本软件编程语言为Visual Basic和C++，编程语言和变压器设计原理相结合。
采用分层遗传算法实现变压器的优化设计，并以220kV两圈变压器为实例进行验证，改进的MLGA比单层传统GA成本节省了3.02%，比手工设计方案节约9.48%。
开发了10-220kV等级变压器的优化设计软件及界面，实现变压器设计人员由手工计算向计算机软件计算转变。
关键词：Visual Basic；变压器设计原理；分层遗传算法；变压器优化设计1 概述变压器优化设计软件节约设计成本，提高设计质量，缩短产品的开发周期，将人工智能技术、数据库技术应用于设计中去，快速设计其结构方案，进一步提高公司的技术水平、企业形象和在市场中的核心竞争力。
研究基于知识工程的计算机集成系统对变压器制造企业在“以市场需求为中心”的激烈竞争中有着很强的应用价值，对我国变电设备制造企业和国民经济的发展有重要的现实意义[1]。
2 分层遗传算法的原理本软件采用改进的分层遗传算法进行优化设计，传统的遗传算法是将所有设计优化变量进行编码形成一个向量（染色体），然后由染色体组成一个种群进行进化操作；分层遗传算法的基本思想是将设计优化变量根据工程实际权重或优化先后顺序分类并进行独立编码，放置在不同的层中，每层中可以有多个种群进行并行的遗传操作，因此每个种群可以采用不同的遗传算子、不同的遗传参数，并行的设计。
不失一般性，这里以三层遗传优化算法为例，简要介绍分层遗传算法原理[2]。
如图1所示。
第一层GA1是控制其他模块的独立遗传算法，第二层GA2和第三层GA3分别由一系列的模块组成，每个模块对应一个子问题，每个子问题对应一个独立的GA，且同一层中的各个模块的编码相同。
一个独立的GA可以用以下格式来描述：GA=（PO,PS,IS,FIT,SO,CO,MO）(1)其中PO、PS、IS、FIT，分别表初始种群、种群大小、编码长度以及适应度值，SO、CO、MO分别代表选择、交叉、变异，故分层遗传算法可以用下式描述：GAij=（POij,PSij,ISij,FITij,SOij,COij,MOij）(2) 其中下标i和j表示分层遗传算法第i层第j个模块，GAij表示用独立遗传算法求解第i层第j个模块。
电力变压器的节能改造与优化设计
电力变压器的节能改造与优化设计一、引言电力变压器作为电力系统中不可或缺的设备之一，承担着将高压电能转换成低压电能的重要任务。
然而，在长期的使用过程中，电力变压器由于存在能量损耗、热量散失等问题，其能效逐渐降低。
为了提高电力系统的能源利用效率，节省电能资源以及减少环境污染，对电力变压器进行节能改造与优化设计显得尤为重要。
二、节能改造方法1. 使用高效铁芯电力变压器的铁芯材料直接影响其能效。
传统的铁芯材料存在铁损耗、涡流损耗等问题，通过使用高效铁芯材料可以降低这些损耗，提高变压器的能效。
例如，采用高性能冷轧硅钢片替代普通冷轧硅钢片，能够有效减小铁损耗，从而提升整个系统的能效。
2. 优化绕组设计电力变压器中的绕组是电能传输的关键部分，合理的绕组设计能够降低电流密度，减少电阻损耗，提高能效。
在绕组设计过程中，采用合适的导线材料、导线截面积以及绕组方式等措施，可以有效降低电能损耗，提高电能转化效率。
3. 控制负载变化电力变压器在运行过程中会受到负载的影响，负载变化较大时，电能转化效率会下降。
因此，在节能改造过程中，需要合理控制负载变化，避免过大的负载冲击，保证变压器的正常运行，提高能效。
4. 应用智能监控技术随着智能技术的不断发展，智能监控技术被广泛应用于电力系统中，也可以应用于电力变压器的节能改造与优化设计中。
通过传感器监测变压器的工作状态、温度、电流等参数，结合智能算法进行数据分析和处理，可以实时监测并及时发现变压器存在的问题，提供相应的解决方案，从而提高能效。
三、电力变压器的节能优化设计案例以某电力公司的变压器为例，该公司在传统变压器上进行了节能改造与优化设计，取得了显著的节能效果。
1. 使用高效铁芯材料原先的变压器采用普通冷轧硅钢片作为铁芯材料，而节能改造后，采用高性能冷轧硅钢片替代。
经过测试与比较，新铁芯材料的铁损耗较小，变压器的能效得到显著提升。
2. 优化绕组设计在绕组设计中，通过采用导线截面积更大的导线材料，减小绕组过程中的电阻损耗。
电力变压器的节能改造与优化设计
电力变压器的节能改造与优化设计电力变压器是电力系统中不可或缺的设备，它负责将高压电能转换成适合分配和使用的低压电能。
然而，传统的电力变压器存在着一定的能源浪费和效率低下的问题。
为了提高能源利用效率，减少环境污染，节能改造和优化设计是必要的。
本文将探讨电力变压器的节能改造与优化设计的相关问题。
一、电力变压器的节能改造1. 环保材料的应用：在电力变压器的节能改造中，环保材料的应用是一项重要的措施。
传统的变压器绝缘材料多为油，油污染和电介质老化导致能效下降。
而采用环保的新型绝缘材料，如干式绝缘材料或酚醛纸板，可以降低能源损耗，提高效率。
2. 温度控制技术：电力变压器在工作过程中会产生热量，导致能源的浪费。
采用先进的温度控制技术可以有效降低能量损耗。
例如，安装温度传感器和控制回路，实时监测和调节变压器的温度，保持在最优工作状态。
3. 高效换热系统：电力变压器的换热系统也是一个重要的节能改造方向。
传统的冷却系统往往效率低下，造成能量的浪费。
采用高效的换热器和冷却系统，可以提高能源利用效率，减少能量损耗。
二、电力变压器的优化设计1. 合理选择变压器容量：在电力系统设计中，合理选择变压器的容量是至关重要的。
如果变压器的容量过大，会造成能源的浪费。
而容量过小则会引起电能不足的问题。
因此，在优化设计中，需要综合考虑电力需求、负载预测等因素，选择合适的变压器容量。
2. 优化变压器设计参数：变压器的设计参数对其工作效率和能源利用率有着重要影响。
通过优化设计参数，可以提高变压器的效率，减少能量损耗。
例如，合理设计变压器的磁路结构和线圈，优化铁芯材料的选择和处理工艺等。
3. 智能监测与维护：采用智能监测技术，可以实时监测变压器的工作状态和能效情况，及时发现问题并采取措施。
此外，定期进行维护和保养，例如清洗冷却系统、检查绝缘材料等，也是确保变压器能效的关键。
三、电力变压器的节能改造与优化设计的意义1. 节约能源资源：通过电力变压器的节能改造和优化设计，可以减少能源的浪费，实现能源资源的有效利用。
CAD在电力变压器设计中的应用
CAD在电力变压器设计中的应用电力变压器作为电力系统中重要的电气设备，起着电能传递和变换的关键作用。
为了提高变压器的设计效率和质量，计算机辅助设计（CAD）被广泛应用于电力变压器设计领域。
本文将探讨CAD在电力变压器设计中的应用，并分析其优势和局限性。
一、CAD在电力变压器设计中的优势1. 提高设计效率在传统的手工设计中，设计师需要绘制大量的图纸和平面布置图，费时费力且容易出错。
而CAD软件可以快速生成2D和3D模型，自动生成图纸和布局图，大大提高了设计效率。
设计师只需在CAD软件中进行参数设置和操作，即可获得符合要求的设计方案。
2. 提高设计准确性CAD软件具有强大的计算能力和准确的测量功能，能够精确计算变压器的尺寸、材料和电参数等重要参数。
在设计过程中，CAD软件可以进行自动修正和优化，避免了手工设计中可能出现的尺寸偏差和不完善的设计问题，提高了设计的准确性。
3. 支持多种设计模式CAD软件支持多种设计模式，如参数化设计、模块化设计和拓扑优化设计等。
设计师可以根据具体需求选择合适的设计模式，并进行灵活的设计方案调整和优化。
这种灵活性和多样性使得CAD在电力变压器设计中更加适应不同的设计要求。
4. 便于设计方案比较和评估通过CAD软件，设计师可以轻松生成多个设计方案，并进行直观的比较和评估。
CAD软件可以通过参数设定和仿真分析等功能，对设计方案的性能、效率和可靠性进行全面的评估。
设计师可以根据评估结果选择最佳设计方案，提高变压器的综合工作效果。
二、CAD在电力变压器设计中的局限性1. 对设计人员要求较高虽然CAD软件提供了强大的功能和工具，但对使用者的要求较高。
设计人员需要具备一定的CAD操作技巧和设计经验，熟悉变压器设计的基本原理和相关规范。
否则，即使使用CAD软件也难以实现高效和准确的设计。
2. 需要高性能计算机支持CAD软件在进行复杂的计算和模型建立时，对计算机的性能要求较高。
尤其是在处理大型电力变压器的设计时，需要具备足够的计算和存储能力。
干式电力变压器计算机辅助造型设计论文
干式电力变压器计算机辅助造型设计研究摘要：本文通从电力变压器计算机辅助设计的发展及现状入手，进而分析了干式电力变压器系统结构，实体造型技术等，从而对干式电力变压器计算机辅助造型设计进行了深入地研究。
关键词：干式电力变压器计算机辅助 cda 造型设计电力变压器是我国重要的电力设备之一，包括干式电力变压器及油浸式电力变压器两种。
油浸式变压器，其价格适中、性能优良，而对于防火要求较高的场合，如火车站、地铁等，则不适用。
相比较而言，干式电力变压器具有更多的优势：①体积较小，质量轻，耗能低，噪声较小，散热能力好；②安装便利，运行成本较低；③无油，不会出现污染、火灾等问题，安全性高；防潮能力强，适应环境的能力好。
因此，近些年来，干式电力变压器得到快速发展，且随着我国电网供电要求的提高以及变压器技术的发展，在借鉴其他国家先进技术的基础上，干式电力变压器技术也取得了重大突破。
变压器设计包括两个部分：一是结构设计；二是电磁方案设计。
其中的结构设计是电磁方案设计的重要基础，与此同时，计算机的运用和普及为变压器产品的电磁设计以及结构设计提供了极大的便利，计算机的运算速度快，精度高，因此，运用计算机辅助干式电力变压器的造型设计有诸多优点：缩短了设计的周期，大大提高了工作效率，有效降低了生产成本；计算机帮助设计管理海量数据，有效存储、查询以及提取设计方案，具有灵活性和创新性。
1.电力变压器计算机辅助设计的发展及现状。
计算机辅助技术，又简称为cad技术，它是先进制造技术的重要组成部分，是计算机在工程中的重要应用技术，它提高了工程设计的创新能力。
且随着计算机技术的快速发展，cad技术经历了二维模型、三维线框模型等以及到现如今的生物模型阶段。
目前，cad 系统软件不断更新，但大多是通用的cad平台，它具有良好的设计绘图功能，而其他功能的存在不利于操作速度及设计速率的提高，此外，cad软件的功能多，操作步骤繁琐，因此，不利于掌握。
变压器智能设计软件
变压器智能设计软件变压器智能设计软件简介变压器设计智能设计软件基于变压器设计规范及行业设计经验，集设计参数输入、数据计算、生成三维图及二维工程图为一体的专业化软件。
基于该软件平台，设计人员通过人机交互输入目标变压器原始技术条件及设计参数，系统自动完成变压器的电磁计算，确保目标变压器设计结果的准确性和完整性，一键生成目标变压器各零部件的三维图和装配图，自动生成符合企业设计规范的二维工作图等设计图纸。
通过软件简化了繁琐的设计过程及数据计算强度，可明显降低变压器设计难度，提高设计速度，避免设计错误。
软件主要由有两大部分组成：变压器电磁计算和变压器零部件结构设计。
前者为“一次开发”的独立软件系统，后者为基于SolidWorks 进行“二次开发”的软件插件，二者通过数据库实现中间数据的无缝对接。
软件结构如图1所示。
图1 软件逻辑结构该软件有如下主要功能：（1）参数自动优化。
根据容量、变压比等技术条件，自动对变压器主要变量进行优化计算，提供优化方案，保证产品成本最优；（2）电磁计算：输入主要设计参数，点击相应按钮，完成必要人机对话，瞬间即可完成电磁设计；（3）自动三维设计。
自动读入电磁设计数据，点击相应按钮，完成必要人机对话，瞬间即可绘制出三维模型和二维工程图；（4）电子设计手册：设计常用数表如硅钢片性能、导线规格、层间绝缘、各种设计系数等均可直接智能查取和必要的计算。
一、软件主界面软件主要包含电磁计算、设计数据库和常用设计图表等功能模块，可通过菜单或工具按钮快速打开相应功能，操作主界面如图2所示。
图2 软件操作主界面二、参数优化设计主界面图3为电磁优化主界面。
根据容量、变压比等技术条件，在保证铁心磁密度、导线电流密度的前提下，自动对变压器主要变量进行优化计算，提供合理窗高、合理导线配置等优化方案，保证产品成本能到最优。
图3 电磁优化主界面三、电磁计算主界面电磁计算主界面如图4所示，包含电磁计算原始参数对话框、电磁计算的功能按钮和计算结果数据表等。
课程设计---小型单相变压器的设计
课程设计---小型单相变压器的设计课程设计名称：电机与拖动基础课程设计题目：小型单相变压器的设计专业：机电动力与信息工程系班级：姓名：学号：课程设计任务书一、设计题目：小型单相变压器的设计。
二、设计任务：设计一个小型单相变压器。
三、设计计划：1.查阅相关资料。
2.确定设计方案。
3.进行设计并定稿。
4.进行可行性分析。
四、设计要求：安全可靠，技术领先，投资合理，标准统一，运行高效。
所以，本次设计应该体现统一性，适应性，先进性，可靠性和经济性。
指导教师：教研室主任：中国矿业大学课程设计成绩评定表学期2012—2013年度第一学期姓名专业电气工程班级课程名称电机与拖动基础设计题目小型单相变压器的设计评评定指标分值得分知识创新性20理论正确性20内容难易15定标准性结合实际性10知识掌握程度15书写规范性10 工作量10 总成绩100 评语：任课教师徐建华时间年月日备注·摘要电，现今社会已经近乎于主导地位的洁净能源，还在继续提高着自己的位置。
围绕着它所展开的学术研究也一天天的多了起来，针对着世界能源紧缺这个不可回避的问题，人们把希望寄托到了电的身上。
它的产生方式很多，这就为它能多方式的产生打下了基础，如水能、风能等不好利用的能源，都能被合理的转化成电能，可见电的发展前景是很广阔的。
发电、变电、用电，很多课题都已经大规模的展开，变压器也是其中一门很重要的学科。
变压器是一种静止的电器，他广泛应用于电力系统及测量、控制和一些特殊的用电设备上。
目录1铁心 (6)1.1铁心 (6)1.2铁心用硅钢片 (7)1.3铁心常见故障 (8)2线圈 (8)2.1变压器线圈的作用 (8)2．2线圈的绕组形式 (8)3其他部分 (9)3.1二次侧总容量 (9)3.2一次侧绕组的容量 (10)3.3变压器额定总量 (10)3.4一次电流的确定 (10)4心得体会 (16)5参考文献 (17)一：铁心1：铁心的作用和形式铁心是变压器的基本部件，由磁导体和夹紧装置组成，所以它有两个作用。
最先进的变压器制造工艺
最先进的变压器制造工艺
目前，最先进的变压器制造工艺主要包括以下几个方面：
1. 三维有限元仿真技术：利用计算机对变压器电磁场、热场和机械应力进行三维有限元分析，以优化设计方案，提高变压器的性能和可靠性。
2. 精确铁心制造技术：采用现代数控加工技术和材料成型技术，实现变压器铁心的精确制造，从而提高变压器的能效和降低噪音。
3. 精确线圈绕制技术：采用自动线圈绕制机器人和计算机辅助设计软件，实现变压器线圈的精确绕制，以提高绕组的电气性能和机械强度。
4. 先进的绝缘材料和涂层技术：采用高强度、低损耗的绝缘材料和涂层技术，以提高变压器的绝缘性能和耐候性。
5. 精确干式绝缘技术：采用先进的真空干燥和浸渍工艺，使变压器绝缘结构更加均匀和稳定，提高变压器的绝缘强度和操作可靠性。
6. 智能监测和故障诊断技术：采用传感器、数据采集和远程监测系统，实时监测变压器的电气和机械参数，并通过分析和诊断技术，实现预测性维护和故障诊断，提高变压器的可靠性和使用寿命。
总的来说，最先进的变压器制造工艺主要目标是提高变压器的能效、可靠性和安全性，同时降低噪音和环境影响。
以上只是其中一些重要的技术，随着科技的不断进步，变压器制造工艺也将不断更新和改进。
小型变压器的设计步骤
小型变压器的设计步骤一、确定变压器参数1、额定功率。
变压器的额定功率是指其能够承载的最大功率。
在确定设计功率时需要考虑负载电流、工作温度、铁心的材料和制造工艺等因素。
2、工作电压。
根据应用场景，确定输入电压和输出电压，以及变压比。
3、变压器类型。
根据应用场景选择变压器的结构类型，如单相变压器、三相变压器、隔离变压器等。
4、绕组数量和分布。
根据应用场景确定变压器的绕组数量和分布方式，如单绕组、双绕组、自耦变压器等。
二、选择核心根据变压器参数选择合适的核心材料，常见的核心材料有矽钢片、铁氧体、铁氧化铝等。
根据核心的材料、形状和尺寸等因素，进行磁路设计，以达到所需的电气性能。
三、决定绕组1、根据电气性能要求，确定绕组的匝数和截面积。
2、确定绕组的数量、相位和连接方式。
根据应用场景，选择单相、双相或三相绕组，并确定绕组连接方式（并联或串联）。
3、确定绕组的布局。
绕组的布局应考虑空间因素、磁路情况和绕组之间的绝缘等问题。
四、计算设计参数根据变压器参数、核心材料和绕组参数等信息，进行计算和仿真，以确定最终的设计参数。
常见的设计参数包括：匝数比、磁路通量密度、绕组电流密度、电压降、效率和温升等。
五、制造和测试根据设计参数制造变压器，并进行测试和调试。
对于小型变压器，可以采用手工制造的方式，也可以采用自动化生产线。
测试内容通常包括：绝缘测试、空载测试、短路测试、效率测试、温升测试等。
小型变压器的设计是一个比较复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
合理的变压器设计可以提高其性能和可靠性，提高产品的质量水平，并推动电子产品的发展。
与小型变压器设计相关的问题还有很多，下面将分别从材料选择、电磁兼容性和设计优化等方面进行阐述。
一、材料选择在小型变压器的设计过程中，材料的选择是个至关重要的问题。
变压器中最重要的部件就是铁心，因为它影响到磁通的分配、磁阻的大小以及负载能力等特性。
常见的铁心材料为硅钢片、铁氧体和铁氧化铝等。
硅钢片具有独特的导磁性能和高度的磁导率，但是存在磁饱和和损耗大的问题；铁氧体则解决了这些问题，但价格较高。
VB变压器优化设计分析-1
VB变压器设计程序分析(1)
八）主要的编程语句
1. 循环结构
Do 循环结构 Do While | Until 条件 语句块 [Exit Do] 语句块 Loop For 循环结构 For 计数器 = 初始值 To 终止值 [Step 步长] 语句块 [Exit For] Exit [计数器]
VB变压器设计程序分析(1)
1.本设计程序使用VB6.0编写，采用循环遍数法。选择合理的跳 出运行出口，节省运行时间。 2.从满足性能参数（PO，PK，UK，温升等）约束条件出发，先 在选定的铁心尺寸范围内从设定的最高磁密、最高电密开始 计算，无解时逐渐降低磁密和电密进行循环计算。 3.循环变量：铁心尺寸（或直径）、磁密、电抗高度系数、高 压层数、低压层数、最高高压电密、最高低压电密。 4.磁密以铁心截面和低压匝数实现。 5.为满足阻抗UK要求，输入电抗高度系数，由程序估算绕组高 度。
VB变压器设计程序分析(1)
四）循环变量
循环变量的设置可参看《输 入数据参考》，运行后再作 调整。原则是看最优解是否 在所设定的范围中部，如最 优解在设定铁心的边缘，则 应调整铁心的设置。 因高压是圆线，不需改线 宽，故无需优化层数。
VB变压器设计程序分析(1)
五）电抗高度系数
For KEE = KEE1 To KEE2 Step 0.02 '电抗高度循环 HH0 = KEE * 1.85 * I2 * N2 * DOO / (ET * UD * 10000!) * (DOO / 80 + 2 * UD + 4 + CZ1) ‘电抗高度估算公式
Yes
No
UK判断
Yes
No
温升判断
Yes
No
电力变压器优化设计系统构建
整难以通过简单的参数调整奏效，原因主要是因为
影响阻抗电压的主要参数铁心直径和线圈高度均是 通过经验公式求得 ，存在不确定的因素。因此本文 采用了基于专家系统思想的阻抗 电压调整的知识
库。 在推导每一个初始设计参数值或根据计算结果
径， 低压线圈匝数、低压导线线规、高 （ 中）压导 线线规、调压导线线规、高 （ 中）压、低压、调压 导线并数，叠数，高 （ 中）压、低压、调压线圈饼 数 （ 对于层式绕组，为层数） 。约束条件为：阻抗 电压的上限和下限，电流密度的上限和下限，负载
之间通过工程数据库作为中介进行数据传递，实现
了三种设计方式的互动。
Ｃ Ｄ系统总体结构如图 ２ Ａ 所示，工程数据库
是整个系统的核心。通过电磁设计子系统和结构设 计子系统的配合使用可以得到符合要求的产品设计 方案。性能分析子系统主要处理变压器设计中存在 的特殊问题 ：包括突发短路动热稳定性计算 、空载 合闸励磁涌流计算以及动态温升计算等。
化设计过程应该是物理过程和数学过程的统一。 当前的变压器计算机辅助设计软件的思路一般 有两种：一种是应用电子表格或其他计算工具制作 的一种可以替代人工计算的简单辅助设计软件，其
统设计的角度对各个设计模块的内核以及相互间的 联系进行分析。 基于上述分析， 对应于传统变压器计算机辅助 设计的三方面内容，本文提出了基于综合设计、类 比设计、优化设计三种设计方式构建电力变压器优 化设计系统的思路。综合设计主要是参照了传统变 压器设计综合的模式，但是增加了基于专家系统反 向推理机制进行方案自 动选择的功能； 类比设计也 主要是参照设计分析的模式， 基于工程数据库，可 以方便地对方案进行调整；优化设计基于当前广泛 应用的遗传算法，可以对方案进行 自 动寻优。本文 从软件设计的角度对一般变压器优化设计的模式、 对各个设计模块的构建进行详细的介绍，并以一个
小功率电源变压器的设计及其实例
小功率电源变压器的设计及其实例我们以伟纳电子电源技术利用TL431作大功率可调稳压电源一文中（以下简称《利》）所用变压器为例，一步一步带领大家完成这个变压器设计的全过程。
在这篇文章中，我们不去推导相关的应用公式，只是希望读者从这个设计实例中达到举一反三的效果。
1．计算次级输出功率（P2）《利》文中最大输出电压为24V，假设额定输出电流1A，调整管K790管压降3V，倍压整流电路功耗忽略不计，则：P2=(24+3)x1=27W2．计算初级功率（P1）假定变压器效率η=0.75，则P1=27W/0.75=36W注：变压器的效率根据输出功率的大小不同而略有变化，通常对于容量在100W以下的变压器η在0.7-0.8之间，100W以下至1000W，在0.8-0.9之间，实际运用时，输出功率低者取小值。
3．计算初、次级线圈的线径(d)式中，I——绕组工作电流,J——电流密度（通常J取3-3.5A/mm2）初级绕组电流I1=36/220=0.164(A)3.1初级绕组线径3.2次级绕组线径：次级绕组电流I2=1x1.17=1.17A式中1.17是变压器次级交流电流的整流系数。
因漆包线规格中无0.67mm，故取0.7mm。
通常我们将次级线圈的电流密度取较小值，以获得小的电源内阻及降低温升。
4．计算铁芯截面积我们用下式计算铁芯截面积（个人认为是较简单的一个经验公式）式中S——铁芯截面积K——系数P2——次级功率K的取值和变压器的输出功率有关，对于100W以下的K取1.25-1.1（功率大者取小值），100W-1000W可直接取1，本例取1.15，则：从理论上来讲，在铁芯截面积不变的情况下，变压器铁芯的舌宽和叠厚可取任意比例，但实际设计中须要考虑线圈的制作工艺，外形的匀称度，漏电抗等因素考虑，一般取舌宽约为1.5～2倍叠厚，本例中选片宽66mm的EI片，叠厚2.7cm。
5．初、次级绕组匝数5．1计算每伏匝数（W0）式中，f——交流电频率（Hz）B——磁通密度（T）S——铁芯截面积（CM2）B值视铁芯材料不同取值亦会不同，通用矽钢片材料及其取值勤见下表：本例中，选用H23片，B取1.42，则。
变压器的损耗如何进行优化设计
变压器的损耗如何进行优化设计在现代电力系统中，变压器作为能量传输和分配的关键设备，其性能的优劣直接影响到整个电力系统的效率和稳定性。
而变压器的损耗问题一直是电力工程师们关注的焦点之一，因为过高的损耗不仅会造成能源的浪费，还会增加设备的运行成本和维护难度。
因此，如何对变压器的损耗进行优化设计，成为了一个具有重要实际意义的研究课题。
变压器的损耗主要包括铁芯损耗和绕组损耗两大部分。
铁芯损耗又称为铁损，主要由磁滞损耗和涡流损耗组成。
磁滞损耗是由于铁芯材料在交变磁场中反复磁化时，磁畴的转动和摩擦引起的能量损失；涡流损耗则是由于铁芯中的感应电动势产生的涡流在铁芯电阻上产生的热能损失。
绕组损耗又称为铜损，是由于电流通过绕组电阻时产生的热能损失，其大小与绕组的电阻和电流的平方成正比。
要优化变压器的铁芯损耗，首先需要选择合适的铁芯材料。
目前，常用的铁芯材料有硅钢片、非晶合金和微晶合金等。
硅钢片具有良好的导磁性和较低的价格，但在高频下磁滞损耗和涡流损耗较大；非晶合金具有极低的磁滞损耗和涡流损耗，但价格相对较高；微晶合金则兼具了硅钢片和非晶合金的优点，是一种性能较为优越的铁芯材料。
在实际应用中，需要根据变压器的工作频率、容量和成本等因素综合考虑，选择合适的铁芯材料。
其次，优化铁芯的结构也可以降低铁芯损耗。
例如，采用卷铁芯结构可以减少铁芯的接缝，降低磁阻，从而减少磁滞损耗和涡流损耗；采用阶梯接缝可以改善铁芯磁通的分布，降低铁芯的局部饱和程度，减少涡流损耗。
此外，合理控制铁芯的磁通密度也可以降低铁芯损耗。
磁通密度过高会导致铁芯饱和，增加磁滞损耗和涡流损耗；磁通密度过低则会导致变压器的体积和重量增大，增加成本。
因此，需要根据变压器的工作条件和性能要求，选择合适的磁通密度。
对于变压器的绕组损耗，优化的关键在于减小绕组的电阻。
这可以通过选择合适的绕组材料和优化绕组的结构来实现。
在绕组材料方面，通常采用铜导线或铝导线。
铜导线具有良好的导电性，但价格较高；铝导线价格较低，但导电性略逊于铜导线。
电力变压器自动出图设计软件简介
@DTT-F-Ver00 &ODT-W&F-Ver00配电变压器自动优化设计软件简介目录C ontets1 2 3为什么要选用变压器自动设计软件变压器自动设计程序优势变压器计算程序简介4变压器优化计算设计软件类别发展趋势随着国家能源资源日趋紧张，铜铁比价格涨跌频繁，全国所有变压器企业无不为变压器成本头痛，所有的设计工程师们也无不为整天的变压器计算出图而头痛。
如变压器设计技术并不完善,就存在着设计成本高、设计周期长等缺陷。
因此,我们研究并开发了配电用干式及油浸式变压器自动优化设计软件。
它包括电磁优化设计和参数化绘图两大部分。
智能化已逐步取代以人工计算和人工绘图，已然发展一种必然的趋势。
从高薪聘请设计人员到简单甚至只要懂变压器基础技术的人都会设计变压器。
硬件成本✓ 计算机的发展神速，性能愈发强大，为各类软件保驾护航。
✓ 硬件成本急剧下降，一台专业电脑由从前的奢侈品变成现在的日常消费品， 无论企业个人无需承担额外成本。
✓ 智能化发展的需要，自动设计变压器计算单+自动绘图被逐步推上舞台中央。
0102优 势变压器设计软件通过优化计算，真实客观的 呈现产品结构， 提高排查 纠错效率，减少设计错误， 降低质量损失。
工程图模块功能强大，操 作简单，可大幅提高设计 质量，使设计意图及设计 理念均可得以精确的展现。
产品布置图为1：1自动绘制，可看到结构薄弱点， 更好的便宜改善结构或进行结构优化，防止设计中带来的不足，造成不必要的浪费及风险。
先手工计算多个方案，再出图纸，可能存在着设计成本高，设计周期长等缺陷。
无法保护项目产品的交货周期。
一般用已有的底图进行修改，由于产品结构不同，零部件相互联交错，稍有不慎或漏标，将会带来后期生产上返工，严重的会带来无法预估的质量和风险！由于原材料铜铁比价格涨跌频繁，需要花大量时间调整设计方案。
能有效降低3%～8%的原材料设计成本，同时将设计周期由几天缩短到几分钟或几秒钟。
变压器的设计步骤和计算公式
变压器的设计步骤和计算公式变压器是用来改变交流电压的设备，它是电力系统中重要的组成部分。
变压器的设计步骤和计算公式包括以下几个方面：1.确定变压器的额定容量：变压器的额定容量是指它所能传递的最大功率。
根据电源的类型和负载的需求，确定所需的变压器容量。
2.确定变比和绕组类型：根据输入电压和输出电压的关系确定变压器的变比。
可以选择或设计合适的绕组类型，包括单相或三相绕组。
3.确定变压器的谐振频率：根据变压器的铁芯材料和绕组参数，计算变压器的谐振频率。
谐振频率是指变压器在特定频率下的最佳工作效率。
4.计算变压器的型号和数量：根据负载需求和变压器容量，计算所需的变压器型号和数量。
5.设计变压器的铁芯：根据变压器容量和谐振频率，确定变压器铁芯的尺寸和材料。
根据铁芯尺寸计算所需的绕组参数。
6.设计变压器的绕组：根据变压器铁芯的尺寸和绕组参数，计算绕组的匝数、线径和绕组类型。
根据绕组参数和电源电压，计算绕组匝数和绕组线径。
7.计算变压器的损耗和效率：根据变压器的绕组参数和电源电压，计算变压器的铜损和铁损。
根据损耗计算变压器的效率。
8.检查并优化设计：检查设计和计算结果，确保变压器能够满足负载需求，并根据需要进行优化。
变压器的一些计算公式如下：1.变比计算公式：变比=输入电压/输出电压2.铜损计算公式：铜损=输入电流²×绕组电阻3.铁损计算公式：铁损=变压器容量×铁损系数4.效率计算公式：效率=（变压器容量-铁损）/输入功率×100%以上是变压器设计的一般步骤和一些常用的计算公式。
实际设计中可能还需要考虑其他因素，如绝缘、温度等。
设计变压器需要综合考虑各种因素，确保变压器在使用过程中能够稳定高效地运行。
电子与电气工程中的计算机辅助分析方法
电子与电气工程中的计算机辅助分析方法电子与电气工程是一门涉及电子技术、电力系统、控制系统等领域的学科，随着科技的不断进步，计算机辅助分析方法在电子与电气工程中的应用日益广泛。
本文将探讨电子与电气工程中计算机辅助分析方法的重要性以及其在不同领域的应用。
一、计算机辅助分析方法的重要性电子与电气工程涉及复杂的电路、系统和设备，传统的手工计算方法往往耗时且容易出错。
而计算机辅助分析方法的出现，极大地提高了工程师的工作效率和准确性。
通过计算机辅助分析方法，工程师可以快速进行电路分析、系统仿真和优化设计，从而提高电子与电气工程的发展水平。
二、计算机辅助分析方法在电子工程中的应用1. 电路分析：电子工程中最基础的工作之一是电路分析。
传统的手工计算方法需要大量的时间和精力，而计算机辅助分析方法可以通过电路仿真软件，快速准确地进行电路分析。
工程师可以通过输入电路参数和元件值，分析电路的电压、电流和功率等关键参数，从而评估电路的性能和稳定性。
2. 电路设计：计算机辅助分析方法在电路设计中也发挥着重要的作用。
工程师可以利用计算机辅助设计软件，进行电路的模拟和优化。
通过输入设计要求和限制条件，软件可以自动搜索最佳的电路拓扑结构和元件值，从而实现电路性能的最优化设计。
3. 电子元器件模拟：在电子工程中，元器件的性能模拟对于系统设计和优化至关重要。
通过计算机辅助分析方法，工程师可以使用元器件模拟软件，对电子元器件的特性进行建模和仿真。
这样可以更好地理解元器件的工作原理和特性，从而指导电路设计和系统分析。
三、计算机辅助分析方法在电气工程中的应用1. 电力系统仿真：电力系统是电气工程中的重要领域，涉及到电力传输、配电和控制等问题。
计算机辅助分析方法可以通过电力系统仿真软件，模拟和分析电力系统的动态行为和稳定性。
工程师可以通过输入电力系统的拓扑结构和负载情况，进行电力负荷分配、故障分析和稳定性评估，从而指导电力系统的设计和运行。
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小型变压器计算机辅助优化设计张 利 郑文利 路 杰3 王国栋 刘相华(东北大学 沈阳 110006) (沈阳化工学院3 沈阳 110021)摘要采用模块编程技术,应用电磁学原理及用C 语言开发了一个基于Windows 平台的功能较强的小型变压器(单相20kVA 以下,三相50kVA 以下)的CAD 系统,该系统主要包括变压器的铁心选择、绕组的排列、几何参数和电磁参数的计算、总体结构优化设计及参数化绘图等功能.关键词: 小型变压器; 计算机辅助设计; 优化设计分类号: TP 391.72现代电器工业的发展要求小型变压器的设计具有更高的可靠性、快速性、灵敏性和精确性.国内各小型变压器厂尽管在单台容量和安装容量方面满足了生产实践的需要,但采用的设计方法基本上还是传统的手工设计方法,常用的方法有两种,即计算法和图解法.设计人员往往感到设计重复量大、设计效率低、精确性差.因此,我们开发了小型变压器(单相20kVA 以下,三相50kVA 以下)的计算机辅助优化设计系统,从而可以缩短设计周期,创造较好的经济效益,提高工厂的竞争能力.1 系统结构本系统参考了国内外有关小型变压器的设计方面的最新理论,应用计算机技术完成了1998年3月1日收稿第12卷 第2期1998.6沈 阳 化 工 学 院 学 报JOURNAL OF SHEN Y AN G INSTITU TE OF CHEMICAL TECHNOLO GYVo.12 No.2J um.1998总体功能的设计.在使用本系统时,只需输入初级电压、次级电压、次级电流、电源频率等数据,设计者便可按照计算机的提示进行变压器的铁心形式选择、绕组排列、铁心、绕组、导线等几何参数及电磁参数的计算.在此基础上,采用改进复合形法进行优化设计和采用ADS 进行参数化绘图.本系统分为8个模块,它们既相互独立,又可以通过数据文件的方式相互传递数据(如图1所示).这8个模块是:(1) 数据信息模块: 用来输入数据和保存数据.(2) 铁心参数计算: 选择铁心形式,计算铁心截面、窗口尺寸等参数.(3) 绕组计算模块: 主副绕组设计(正弦分布绕组).图1 软件模块图2 设计框图041沈 阳 化 工 学 院 学 报 1998年(4) 材料数据库: 用Fropro3.0开发公共数据库,以便程序调用.(5) 整体优化设计: 以变压器整体的经济成本为目标,采用复合形法进行优化.(6) 参数化绘图: 采用尺寸驱动法,对变压器结构进行参数化绘图.(7) 打印输出模块: 用打印机打出变压器的计算清单,用绘图仪输出变压器的铁心断面图、铁心叠片图、整体装配图等.(8) 使用帮助块: 包括软件的使用方法演示说明、软件设计原理、作者信息等内容.系统的设计框图如图2所示.2 优化设计设计小型变压器时,满足基本性能的可行方案通常不是唯一的,而是几十个,甚至更多.在这样多的方案中,应当依据一定的准则去衡量各种方案,经过综合分析,选择出最佳方案.在求解本设计最优化问题时,采用改进复合形法,它的基本的思想是在可行域内由K≥n+1个顶点形成一个称为复合形的多面体,比较各个顶点的目标函数值,找出目标函数值最大的最坏点,然后沿最坏点和复合形中心的连线方向上进行一维搜索,找出一个既满足约束条件,又满足目标函数值有所下降的点以取代最坏点,如此反复进行,当复合形收缩到足够小时,即可将复合形顶点中的最好点作为近似最优点输出.小型变压器的优化的数学模型包括以下3个部分:(1)变压器的设计变量;(2)变压器的约束条件;(3)变压器的目标函数.变压器的设计变量的选取是多种多样的.在选取设计变量时,变量越多,求解就越困难.为了减少设计变量的数目,对于相互间有依赖关系的变量只选取其中一个作为设计变量.同时,选取的设计变量还应为程序的编制带来方便,以便保证程序结果的可靠性[2,3].在考虑上述因素后,本文选取以下8个参数作为小型变压器的设计变量:铁心的舌宽x1、铁心窗口高度x2、铁心窗口宽度x3、高压绕组层数x4、低压绕组层数x5、铁心磁密x6、高压电流密度x7和低压电流密度x8,即: X=(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8)T(1)其中,T表示向量转置.在变压器优化设计时,可以选用体积、重量、经济成本等作为目标函数.考虑到是小型变压器,在体积等方面优化意义不大,因此,采用经济成本作为优化的目标函数.对于单相、三相变压器,目标函数的表达式分别为: F(x)=2C1ρ1gA C(x1+x2+2x3)+3C2ρ2g[I1x6(∑n1i=1l i1+∑n2i=1l i2+∑x4-n1-n2i=1l i3)+I2x7(∑m1j=1l j1+∑m2j=1l j2+∑x5-m1-m2j=1l j3)(2) F(x)=2C1ρ1gA C(3x1+x2+2x3)+9C2ρ2g[I1x6(∑n1i=1l i1+∑n2i=1l i2+∑x4-n1-n2i=1l i3)141第2期 张 利等:小型变压器计算机辅助优化设计+I2x7(∑m1j=1l j1+∑m2j=1l j2+∑x5-m1-m2j=1l j3)(3)其中,C1、C2分别为硅钢片、铜导线的单价,ρ1、ρ2分别为硅钢片、铜导线的密度,n1为高压绕组满匝层层数,n2为高压绕组不满匝层层数,l i1为高压绕组满匝层长度,l i2、l i3为高压绕组不满匝层长度,m1为低压绕组满匝层层数,m2为低压绕组不满匝层层数,l j1为低压绕组满匝层长度,l j2、l j3为低压绕组不满匝层长度,I1、I2分别为高、低压绕组的电流密度,g为重力加速度.为了避免由于温度过高而烧毁变压器,应该限制其温升;做为变压器,输出电压应当稳定,所以其相对电压降应当在一定的范围之内;同时铁心的窗口应当容纳得下绕组等.把以上这些电磁性能和几何性能作为变压器优化设计的性能约束和结构约束.小型变压器的优化问题属于带约束条件的非线性优化问题.在采用改进的复合法进行优化后,对设计变量进行了圆整,达到了最优的经济成本.3 参数化绘图由于变压器产品具有结构大致相同而尺寸不同的特点,比较适合采用参数化设计方法.因此,完成小型变压器从优化设计到参数化绘图过程一体化,具有理论和现实两方面的意义.在参数化绘图模块中,以AU TOCAD为图形支撑软件,采用Visual C++作为编译器[1],开发了参数图形库、符号图形库、图形元素命令库.采用了基于变量设计的参数化尺寸驱动方法,为固定视图形式和标住形式图形建立了参数化模型,从而直接沟通了图形尺寸与设计参数的联系.在装配图的形成过程中,运用冷冻图层的装配算法,通过分析装配关系和定位关系,为零件图的装配定点增加了结构描述信息,这样在部分结构尺寸改动后,根据相配关系,可以重新生成合理的装配图,以改善装配图形成的灵活性.为了使软件面向用户,避免设计人员在输入修改数据方面的麻烦,本文还使用DCL (Dialog Control Language)语言开发了对话框程序.这样,设计者便可以在集成环境下进行变压器的参数化绘图.4 结束语通过改进复合形法最优设计及ADS的AutoCAD二次开发,本文完成了小型变压器(单相20kVA以下,三相50kVA以下)从设计计算到参数化绘图的一体化过程.本软件使用方便,操作简单,提高了变压器的设计效率,降低了变压器的经济成本.目前,本系统正处于试用设计阶段.参考文献1 Kurt Hampe Jim Boyce.Auto CAD应用开发工具大全.北京:清华大学出版社,19942 West G W.Basic program optimizes core selection in transformer design.(Power Tech West Seattle WA, USA)EDN(Fur,ED)(USA)1995,40:87～90241沈 阳 化 工 学 院 学 报 1998年3 Rale Transformer Design Program Users Guide.dial 2up edition ,1994,USA.4 张利.小型变压器优化设计与自动绘图CAD 系统:[学位论文].沈阳:东北大学,1997Computer Aided Optimization Design of Small TransformerZhang Li Zheng Wenli Lu Jie 3 Wang Guodong Liu Xianghua(Northeastern University ,Shenyang 110006)(Shenyang Institute of Chemical Technology 3,Shenyang 110021)ABSTRACTThe paper has developed a windows platform CAD system of small trans 2former (less than 20kVA one phase and less than 50kVA three phase )on the ba 2sis of electromagnetism principle by C language and module programming tech 2nology.The system mainly includes core selection ,winding arrangement ,physical and electromagnetism dimension calculation ,general structure optimization and parametrization drawings and so on.Key words : small transformer ; computer aided design ;optimization design 341第2期 张 利等:小型变压器计算机辅助优化设计。